대만의 펄프 몰딩 장비제조업체 TPM은 제품 경쟁력의 향상을 위해 로크웰오토메이션에게 도움을 요청했다.

환경보호라는 거대한 물결이 전 세계를 휩쓸고 있지만, 바다의 플라스틱 오염에 대한 대중의 태도는 완전히 반대라고 할 수 있다. 식기와 산업 포장부터 기타 산업 분야에 이르기까지 모든 부분의 플라스틱과 스티로폼을 펄프 몰딩으로 교체해야 한다. 펄프 몰딩의 수요와 시장 잠재력은 기하급수적으로 증가하고 있다.

무명에서 히든 챔피언으로

Taiwan Pulp Molding(TPM)은 약 20년간 펄프 몰딩 장비를 제조하고 수출해왔다. 시작은 미미했지만, 현재 펄프 몰딩 산업의 히든 챔피언으로 성장한 이 회사는 그 동안 절제된 방식으로 지구 환경보호를 위해 노력해왔다.

TPM이 설립되었던 2000년만 해도 대만의 펄프 몰딩 산업이 이제 막 형성되기 시작하던 때였다. 환경에 대한 인식은 여전히 낮았고, 식품 및 산업 포장에 펄프 몰딩 제품을 사용하는 것이 일반적이지 않았다. 이는 TPM의 사업 전망이 불확실했음을 의미한다.

설립 후 처음 3년간은 매우 어려웠다. 그러나 2008년 펄프 몰딩 산업에 상당한 변화가 있었다. 환경보호에 대한 인식이 높아지고, 전 세계의 온실 가스 배출량을 줄이기 위해 2016년에 체결된 파리 협약(Paris Agreement)으로 전 세계는 육상 및 해상 오염 같은 문제에 관심을 갖기 시작했다.

유럽과 북미의 선진국들은 물론 인도와 같은 개발도상국들까지도 환경보호 산업을 발전시키기 시작했다. 많은 국가에서 플라스틱으로 인한 피해가 발생해, 펄프 몰딩 산업의 성장이 더욱 가속화되었다. 이에 따라 전 세계의 주문이 기하급수적으로 증가했다.

초기에 TPM의 주요 수출 시장은 중국과 동남아시아와 같이 대외무역 경쟁력과 마진이 낮은 나라였다. 당시 기계식 전기 제어 부품은 주로 일본 브랜드였고, 시험 가동 기간은 일반적으로 6개월 이상 지속되었다. 이로 인해 유럽 및 북미 시장 진출은 매우 어려웠고, 해외 사업 확장은 쉽지 않았다.

TPM은 제품 개발 및 시험 가동 기간을 단축하고, 유럽 시장에 진출하는 데 필요한 엄격한 기준의 자격을 얻기 위해 유럽과 북미 각국에서 가장 중요한 안전 기준을 통과하고, 생산 데이터를 획득, 비교 및 분석하기 시작했다.

미국 자동화 대기업 - 로크웰오토메이션과의 파트너십

1. TPM은 로크웰오토메이션과의 전략적 제휴를 통해서 로크웰오토메이션의 최신 기술을 이용할 수 있다. GuardmasterⓇ 440C-CR30 소프트웨어 설정형 안전 릴레이 : 장비의 가드 게이트 및 비상 정지 버튼의 인터로킹 스위치를 모니터링 및 보호하고, HMI(Human Machine Interface)로 즉시 메시지를 보낸다. 로크웰오토메이션 안전 솔루션 기술(위험 영역 주위의 안전 그레이팅 포함)을 이용하여 장비가 CE ISO13849-1 안전 성능 레벨 PLe 및 ANSI/RIA R15.06 위험 카테고리 R4를 달성하도록 지원한다. 또한, 이 장비는 유럽 및 북미 시장에서 가장 엄격한 안전 기준을 충족한다.

2. KinetixⓇ 5500 서보 드라이브 : Studio 5000 소프트웨어 지원을 통해 EtherNet/IP™ 통합 모션 제어를 지원한다. 단일 제어 플랫폼과 단일 네트워크 환경을 통해 이 모션 제어 시스템에서 실행, 설계 간소화, 작동 및 유지보수를 수행할 수 있다. KinetixⓇ 5500은 3-in-1 전원 케이블(피드백, 브레이크 모터, 전원 배전)을 사용해 배선 작업을 간소화하고 재고를 줄여준다. 설계를 보강하기 위해 KinetixⓇ 5500에는 2개의 Ethernet 포트가 장착되어 있어 여러 토폴로지를 지원한다.
3. 제어시스템은 CompactLogix™5370 PAC(Program mable Automation Controller)에 의해 관리되고, Ether Net/ IP™ 통신 프로토콜을 통해 통신을 지원한다. 또한, 생산 시설과 회사의 인트라넷 사이에 연결 플랫폼을 제공한다. CompactLogix™ 5370 L3은 EtherNet/IP 통합 모션 제어, DLR(Device Level Ring)을 지원하고, 전력 저장 장치가 내장되어 있어 리튬 배터리가 필요하지 않다. 또한 기존 1769 I/O의 재사용을 지원하고, 이동식 1GB SD(Secure Digital) 메모리 카드가 포함되어 데이터 무결성이 향상된다. 최대 3MB의 유연한 메모리 옵션을 제공하고, NSE(No Stored Energy) 버전에는 추가적인 위험 환경 기능이 있다. 키네마틱스를 지원해 추가적인 로봇 컨트롤러와 소프트웨어가 필요하지 않고, 개방형 소켓을 통해 Modbus TCP뿐만 아니라 프린터, 바코드 리더, 서버 등의 장비를 지원한다.
 4. PanelView Plus 7 그래픽 터미널 : 내장 Ethernet 포트를 통해 장비와 기업 환경의 연결을 지원한다. ATEX Zone 2/22 및 UL Class1, Div2 인증은 위험 환경에서 사용할 수 있다. 디스플레이 및 외부 탑재 명령으로 복잡한 화면 개발 시간을 50%~90% 절약할 수 있다. 저장, 데이터 기록, 생산 명령 관리, 빠르고 간단한 복사 또는 명령 다시 실행에 SD 카드 슬롯을 사용할 수 있다. 즉각적인 진단 시스템은 온도, 부하, 배터리 전압을 포함한 HMI 실행 레벨 환경 데이터를 수집하여 문제 해결을 가속화할 수 있다.

5. Studio 5000 Automation Engineering and Design Environment™ 소프트웨어 플랫폼 통합 모션 제어 : 전체 생산 비용을 줄이고, 시작 시간, 몰드 설치 및 유지보수 시간을 크게 단축시킨다.

6. 안전 위험 평가, 안전 시스템 인증 및 기타 안전 서비스 : 전문 로크웰오토메이션 팀이 작동, 유지보수, 설치 및 장비 세척 프로세스에서 위험을 파악한 후 논의를 거쳐 각 장비별로 잠재적 위험의 완화 조치를 TPM에게 권고하여 프로젝트 위험을 허용 가능한 수준으로 낮춘다. 위험 감소를 위한 교정 조치를 실시한 후 장비 안전 검증을 다시 수행한다. 로크웰오토메이션 팀은 장비가 유럽, 북미 및 기타 지역의 일반 또는 특수 장비 표준 및 규정을 준수하는지 검토하고 확인하도록 TPM을 지원한다.

규모의 경제 달성 및 생산성 향상

TMP1600 3단계 펄프 몰딩 핫 프레스는 자동화된 레이어링 장비와 함께 Direct-Hot-Press 시스템이 탑재되어 인력을 간소화하고, 생산 능력을 향상시켜 규모의 경제와 고품질 제품을 실현한다. Dry-in-Mold 생산 공정은 대량 생산에 적합하고, 산업 및 식품 패키징 생산에서 널리 사용된다. 장비가 전반적인 안전 보호를 제공하고, 특수한 몰드 설계로 분해와 세척이 간편하다.

이 프로젝트의 성공은 펄프 장비-펄프 몰딩 핫 프레스 장비 분야에서 로크웰오토메이션의 새로운 이정표를 세웠다. 로크웰오토메이션 제어 시스템을 도입하기 전에는 TPM의 장비 수율이 70%에 불과했지만, 도입 후에는 수율이 95%로 증가했다. 또한 전 세계적으로 고객 성장을 촉진하는 동시에 생산성을 약 30% 향상시키고, 시험 가동 기간을 약 60% 단축할 수 있는 보다 편리한 부품 교체가 가능해졌다.

IIoT 교육을 통한 스마트 제조 가속화

“교육에서 시작됩니다.” 포괄적인 산학 제휴는 차세대 스마트 제조 인재 육성에 도움이 된다.

대만은 전통적인 제조 기술과 재능을 가진 숙련된 노동력을 통해 제조 산업에서의 막강한 입지를 확립하고 있다. 이러한 강력한 토대는 현재까지 제조업계에서 대만의 명성을 공고히 하고 있다. 하지만 전통적인 제조 기술은 한계에 도달했고, 이제 중요한 것은 어떻게 하면 제조 기술이 그 다음 수준에 도달할 수 있도록 하는가에 대한 고민이다. 전 세계적으로 인더스트리 4.0과 산업 사물인터넷(IIoT)이 빠르게 발전하고 있으며, 세계의 핵심 공급망 허브로서 대만은 스마트 제조 분야에서 더욱 혁신적이어야 한다.
산학협력은 혁신 경제의 중요한 원동력이다. 로크웰오토메이션 대만과 펑지아대학교(Feng Chia University : FCU)는 차세대 학생들이 디지털 트랜스포메이션에 대해 배울 수 있도록 스마트 제조 교육을 공동 개발하고 있다.
타이중 시에 위치한 펑지아대학교(FCU)는 대만의 사립 연구 대학이다. 펑지아대학교(FCU)는 산학협력 분야에서 큰 성과를 거두었고, 여러 상업 제품에 대한 연구 개발을 완료했으며, 교직원과 학생들이 자신만의 비즈니스를 설립하도록 적극적으로 장려하고 있다.

차세대 스마트 제조 인재
스마트 제조와 산업 운영은 앞으로 나아갈 새로운 방향을 제시한다. 이 새로운 방향은 지속적으로 모니터링하고 최적화할 수 있는, 고도로 연결된 장비 및 프로세스인 IIoT 지원이다. 이를 위해, 분석과 이동성에서부터 협업 머신에 이르는 새로운 기술이 필요하다.
이러한 기술들은 소통하여 대내외 조건에 적응한다. 또한 스마트 운영은 유연하고 효율적이며 대응적이고, 안전한 운영을 위해 이러한 기술을 최대한 활용하는 새로운 전략을 필요로 한다. 교육은 제조업체가 이러한 새로운 기술을 수용하도록 돕는 핵심이다.
로크웰오토메이션 대만의 제너럴 매니저 찰스 탐(Charles Tam)은 대만 제조업체가 직면하고 있는 대내외적인 과제가 많다고 설명했습니다. “특히, 여전히 전통적인 제조 기술에 의해 제약 받는 기업이 많다”며, “또 비용 효율이나 가격 경쟁 개념에 중점을 두는 경향이 있다.”고 말했다.
앞으로의 도전 과제는 차세대 대만 제조업 인재들이 최신 스마트 기술을 수용해 이러한 문제를 해결하는데 도움이 되는 것이다.

교실에서 만나는 스마트 머신
펑지아대학교(FCU)의 혁신적인 환경과 타이중에 있는 많은 장비제조업체(OEM)들은 차세대 학생들이 디지털 트랜스포메이션에 대해 배울 수 있는 최선의 선택이다.
펑지아대학교(FCU) 이빙진(Lee Bing-Jean) 총장은 “세계는 급변하고 있고, 산업은 새로운 기술로의 전환을 모색하고 있다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 펑지아대학교(FCU)는 학생들을 산업 혁신과 트랜스포메이션의 다음 단계에 참여할 수 있도록 육성한다.
우리는 혁신적 인재들의 사회, 산업 업그레이드와 트랜스포메이션 참여 가능한 훈련을 위해 로크웰오토메이션과 함께 스마트 제조 교육을 공동 개발했습니다.”라고 말했다.

이론을 실전으로 바꾸는 과정                                                                       
이 제조 교육 모델은 학생들이 최신 산업 자동화 장비와 ‘핸즈온(Hands-on)’ 실습을 통해 강의 이론을 직접 경험해볼 수 있는 기회를 제공한다. 이전에는 인더스트리 4.0과 스마트 제조에 대한 최신 지식이 부족했던 펑지아대학교(FCU)는 이제는 로크웰오토메이션이 제공하는 자원을 활용할 수 있게 되었다. 이를 통해 학생들은 캠퍼스에서 배우고, 산업 인재로 성장하여 관련 기업에 원활하게 투입될 수 있다. 펑지아대학교(FCU)는 학생들이 그들의 지식으로부터 배울 수 있도록 실무 경험이 있는 교사를 고용했다. PLC, 로보틱스 프로그래밍, 운영, 인더스트리 4.0 등 다양한 분야에서 학생들이 배울 수 있는 혜택이 있다.                                
찰스 탐은 “펑지아대학교(FCU)의 사례는 우리의 첫걸음이다. 로크웰오토메이션의 비전은 스마트 제조 기술의 리더가 되는 것이기 때문에, 우리는 이 사례를 대만 전체로 점차 확대해나가고 싶다.”고 말했다. 더욱이, 로크웰오토메이션 대만과 펑지아대학교(FCU)는 이 대학 내에 애플리케이션 개발 센터 공동 설립을 준비하고 있다. 학교에서 배운 디지털 트랜스포메이션 지식을 다양한 응용 분야와 산업에 어떻게 적용할 것인가에 초점을 맞출 것이다. 궁극적인 목표는 산업 문제를 해결하고 고객이 스마트 제조를 구현할 수 있도록 돕는 것이다.